โพเทนชิโอ: 6 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

โพเทนชิโอสแตตเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้สามารถควบคุมศักย์ไฟฟ้าเคมีของเซลล์นำไฟฟ้าได้ ด้วยรหัสที่ถูกต้อง โพเทนชิโอสแตตยังสามารถใช้เพื่อวัดกระแสทั่วทั้งเซลล์และทำนายความเข้มข้นของสารละลายได้อีกด้วย โพเทนชิโอสแตทสามารถนับจำนวนอิเล็กโทรดได้หลากหลาย หนึ่งคือคำสั่งนี้มีสามอิเล็กโทรด ที่แสดงด้านบนคือแผนผังวงจรของโพเทนชิโอสแตทที่ฉันสร้างขึ้น ฉันได้รับแผนผังจาก Journal of Chemical Education จากบทความที่เขียนโดย Gabriel N. Meloni

ขั้นตอนที่ 1: รวบรวมวัสดุ

-เขียงหั่นขนม

-Arduino

-Function Generator

-DC พาวเวอร์ซัพพลาย

-คอมพิวเตอร์

-นำเซลล์

- อิเล็กโทรด (ฉันใช้สังกะสีหนึ่งอันและทองแดงสองอัน)

-สายไฟและสายเคเบิล

-5 op-amps (ฉันใช้ LM741)

-ตัวเก็บประจุ:

~2 x 100nF

~470nF

-ตัวต้านทาน

~200Ω

~510Ω

~1kΩ

~10kΩ

~12kΩ

~24kΩ

(ซีเนอร์ไดโอดพร้อมไฟ LED และตัวต้านทาน 200kΩ ตัวที่สองเป็นภาพ แต่ไม่จำเป็น)

ขั้นตอนที่ 2: การสร้างวงจร Pt.1

ฉันคิดว่ามันง่ายที่สุดในการเพิ่ม op-amps ให้เท่ากันก่อน ถัดไป เชื่อมต่อแต่ละพิน 7 (นี่คือ +6.5V ของคุณ) เชื่อมต่อแต่ละพิน 4 (นี่คือ -6.5V ของคุณ) Va และ Vb จะแสดงแรงดันไฟฟ้า (+) และ (-) ในขณะที่กราวด์จะยังคงเป็นกราวด์

ขั้นตอนที่ 3: การก่อสร้างวงจร Pt. 2

เติมตัวเก็บประจุ ตัวต้านทาน และสายจัมเปอร์ที่เหลือ คุณจะต้องสร้างแถวสีแดง (+) ของเขียงหั่นขนม -5V และพื้นแถวสีน้ำเงิน (-) ต่อสายเคเบิลจากเครื่องกำเนิดฟังก์ชันและแหล่งจ่ายไฟเข้ากับบอร์ด

หมายเหตุด้านข้าง: คุณอาจสังเกตเห็นว่าฉันมีตัวต้านทานหลายตัว นี่เป็นเพราะฉันไม่มีค่าที่แน่นอนของตัวต้านทานที่ต้องการ ฉันเพิ่มตัวต้านทานหลายตัวเป็นอนุกรมเพื่อสร้างความต้านทานที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 4: ดำเนินการเซลล์

สร้างเซลล์นำไฟฟ้าของโซลูชันที่คุณต้องการ วางอิเล็กโทรดลงในสารละลาย วัดระยะห่าง และรักษาระยะห่างให้สม่ำเสมอ

ขั้นตอนที่ 5: Arduino

เชื่อมต่อวงจรของคุณเข้ากับขา A0 ของ Arduino เชื่อมต่อ Arduino ของคุณกับกราวด์ด้วย เมื่อเสียบเข้ากับคอมพิวเตอร์แล้ว คุณสามารถเรียกใช้โค้ด Arduino ได้ การเปลี่ยนแปลงโค้ดด้านบนสามารถทำได้ขึ้นอยู่กับจำนวนคำที่คุณต้องการเฉลี่ยร่วมกัน

ขั้นตอนที่ 6: Excel

ในการรับโพเทนชิโอสแตทเพื่อรายงานค่าความเข้มข้นของสารละลาย คุณต้องสร้างกราฟการปรับเทียบก่อน สร้างวิธีแก้ปัญหาหลายอย่าง (ยิ่งดี) และบันทึกกระแสจากการอ่านโพเทนชิโอสแตท สร้างเส้นโค้งใน Excel เส้นโค้งจะมีความเข้มข้นบนแกน x โดยมีกระแสบนแกน y มีแนวโน้มมากที่สุดที่เส้นแนวโน้มจะเป็นแบบลอการิทึม ใช้สมการนี้ในโค้ดบรรทัดที่สองถึงบรรทัดสุดท้าย โพเทนชิโอสแตทควรจะสามารถกำหนดความเข้มข้นของสารละลายใดๆ ก็ตามที่กำลังใช้อยู่ (รักษาประเภทสารละลายให้คงที่ โพเทนชิโอสแตตจะไม่ทำงานหากคุณตัดสินใจเปลี่ยนจาก NaCl เป็น KCl)